C++之vector和list辨析
std::vector 和 std::list 是 C++ 标准库中两种常用的容器，它们都用于存储和管理元素集合，但在底层实现和性能特性上有显著的区别。
1. 底层实现
std::vector:- 基于动态数组实现。
- 元素在内存中是连续存储的。
- 支持随机访问（通过下标访问元素）。
- 当容量不足时，会重新分配更大的内存块，并将所有元素复制到新内存中。
std::list:- 基于双向链表实现。
- 元素在内存中是非连续存储的，每个元素包含指向前后元素的指针。
- 不支持随机访问，只能通过迭代器顺序访问。
- 插入和删除操作不会导致内存重新分配。
2. 性能特性
| 操作 | std::vector | std::list |
|---|---|---|
| 随机访问 | O(1)（通过下标直接访问） | O(n)（需要遍历链表） |
| 尾部插入/删除 | O(1)（如果不需要扩容） | O(1) |
| 头部插入/删除 | O(n)（需要移动所有元素） | O(1) |
| 中间插入/删除 | O(n)（需要移动部分元素） | O(1)（找到位置后直接插入/删除） |
| 内存占用 | 较小（仅存储元素，无额外开销） | 较大（每个元素需要额外存储两个指针） |
| 缓存友好性 | 高（元素连续存储，缓存命中率高） | 低（元素非连续存储，缓存命中率低） |
3. 适用场景
std::vector:- 需要频繁随机访问元素的场景。
- 元素数量变化不大，或者主要在尾部插入/删除元素的场景。
- 对缓存性能要求高的场景。
std::list:- 需要频繁在任意位置插入/删除元素的场景。
- 不需要随机访问元素的场景。
- 元素数量变化较大的场景。
4. 实例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>int main() {// std::vector 示例std::vector<int> vec = {1, 2, 3};vec.push_back(4); // 尾部插入vec.insert(vec.begin() + 1, 5); // 中间插入std::cout << "Vector: ";for (int v : vec) std::cout << v << " "; // 随机访问std::cout << std::endl;// std::list 示例std::list<int> lst = {1, 2, 3};lst.push_back(4); // 尾部插入lst.insert(std::next(lst.begin()), 5); // 中间插入std::cout << "List: ";for (int l : lst) std::cout << l << " "; // 顺序访问std::cout << std::endl;return 0;
}